【分布式架构理论3】分布式调用(1):负载均衡
文章目录
- 零、三种不同的负载均衡
- 一、常见行业负载均衡方案
- 1. 电商与互联网服务
- 2. 金融与支付系统
- 3. 云计算与分布式存储
- 二、负载均衡策略概述
- 1. 无状态负载均衡(强调公平性)
- 2. 有状态的负载均衡(强调正确性)
- 三、 总结
零、三种不同的负载均衡
- DNS 负载均衡: 以客户端请求应用服务器为例,如下图所示,客户端会将请求的 URL 发送给 DNS 服务器,DNS 服务器根据用户所处的网络区域选择最近机房为其提供服务,这个选择过程就是 DNS 负载均衡。
- 硬件负载均衡:每个网络区域都会存在一个或者多个服务器集群,这里会通过硬件负载均衡器(例如 F5)将请求负载均衡到具体的服务器集群,这个过程就是硬件负载均衡。
- 软件负载均衡:最后,在集群内通过 Nginx 这样的软件负载均衡器将请求分配到对应的应用服务器,就完成了整个负载均衡的过程。

在这三类负载均衡中,软件负载均衡是我们接触最多的,其他两类只有在特定的场景下才会存在,本文暂时只关注软件负载。
在分布式系统架构中,负载均衡起着至关重要的作用,决定了请求如何被分配到后端实例,从而影响系统的公平性与正确性。常见的负载均衡方案可分为无状态负载均衡与有状态负载均衡,其中不同行业通常采用不同的策略。
一、常见行业负载均衡方案
1. 电商与互联网服务
- Nginx + 轮询或权重轮询:前端流量通常通过 Nginx 进行负载均衡,采用轮询或权重轮询策略,适用于高并发环境。
- CDN(内容分发网络):在流量高峰时减少原服务器压力,提升页面加载速度。
2. 金融与支付系统
- 一致性 Hash 负载均衡:确保用户请求落在相同的后端实例,减少数据同步开销。
- 全状态负载均衡(中央路由调度):通过统一网关管理请求,确保交易一致性。
3. 云计算与分布式存储
- 最少连接数策略:优先选择当前连接最少的实例,平衡系统负载。
- 服务网格(Service Mesh):如 Istio,增强服务间通信的灵活性。
二、负载均衡策略概述
1. 无状态负载均衡(强调公平性)
无状态负载均衡意味着后端实例彼此对等,一个请求无论被分配到哪个实例,都能得到相同且正确的处理结果。常见的策略包括:
- 轮询策略:请求按照顺序依次分配给不同实例,适用于处理能力均衡的实例。
- 权重轮询策略:基于实例的处理能力赋予不同权重,以更合理地分配请求。
- 随机策略、最少连接数策略:用于实例性能无明显差异的情况。
2. 有状态的负载均衡(强调正确性)
有状态负载均衡确保请求被分配到正确的后端实例,防止数据不一致或错误。主要策略包括:
- Hash 负载均衡:基于用户 ID 或 IP 进行 Hash 计算,确保同一用户请求落在同一实例。
- 一致性 Hash 负载均衡:解决 Hash 方案扩容时的迁移问题。
- 全状态负载均衡:使用中央索引服务管理后端实例 ID 和状态信息,实现精确路由。
三、 总结
- 电商、金融、云计算行业负载均衡各有侧重点,如 Nginx 轮询、Hash 策略、最少连接数等。
- 无状态负载均衡适用于大多数互联网业务,如轮询、权重轮询等。
- 有状态负载均衡适用于需要数据一致性的场景,如支付系统、分布式数据库。
- 扩容 Hash 路由的 MySQL 集群时,可采用一致性 Hash、预分片、流量切换等方案。
通过合理的负载均衡策略,可大幅提升系统的性能、可用性和扩展能力,为高并发业务提供稳健支撑。
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